कावानिशी, जापान, नोभेम्बर १५, २०२२ /PRNewswire/ — जनसंख्या विस्फोटका कारण विश्वभर जलवायु परिवर्तन, प्राकृतिक स्रोतको ह्रास, प्रजाति लोप, प्लास्टिक प्रदूषण र वन फँडानी जस्ता वातावरणीय समस्याहरू बढ्दै गइरहेका छन्।
कार्बन डाइअक्साइड (CO2) एक हरितगृह ग्यास हो र जलवायु परिवर्तनको मुख्य कारणहरू मध्ये एक हो। यस सन्दर्भमा, "कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण (CO2 फोटोरिडक्सन)" भनेर चिनिने प्रक्रियाले बिरुवाहरूले जस्तै CO2, पानी र सौर्य ऊर्जाबाट इन्धन र रसायनहरूको लागि जैविक फिडस्टक उत्पादन गर्न सक्छ। साथै, तिनीहरूले CO2 उत्सर्जन पनि घटाउँछन्, किनकि CO2 ऊर्जा र रासायनिक स्रोतहरूको उत्पादनको लागि फिडस्टकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। त्यसकारण, कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणलाई नवीनतम हरित प्रविधिहरू मध्ये एक मानिन्छ।
MOFs (धातु जैविक फ्रेमवर्क) अकार्बनिक धातुहरू र जैविक लिङ्करहरूको समूहहरू मिलेर बनेको अल्ट्रापोरस सामग्रीहरू हुन्। तिनीहरूलाई न्यानोमिटर दायरामा आणविक स्तरमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ र ठूलो सतह क्षेत्र हुन्छ। यी गुणहरूको कारणले गर्दा, MOFs ग्यास भण्डारण, पृथकीकरण, धातु सोखन, उत्प्रेरक, औषधि वितरण, पानी उपचार, सेन्सर, इलेक्ट्रोड, फिल्टर, आदिमा लागू गर्न सकिन्छ। हालै, MOFs मा CO2 क्याप्चर क्षमता भएको पाइएको छ जसलाई CO2 लाई फोटोरिड्युस गर्न सकिन्छ, अर्थात्, कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण।
अर्कोतर्फ, क्वान्टम डट्सहरू अति पातलो पदार्थहरू (०.५-९ एनएम) हुन् जसको अप्टिकल गुणहरू क्वान्टम रसायन विज्ञान र क्वान्टम मेकानिक्सको नियमहरू अनुरूप हुन्छन्। तिनीहरूलाई "कृत्रिम परमाणु वा कृत्रिम अणुहरू" भनिन्छ किनभने प्रत्येक क्वान्टम डटमा केही वा केही हजार परमाणुहरू वा अणुहरू मात्र हुन्छन्। यो आकार दायरामा, इलेक्ट्रोनहरूको ऊर्जा स्तर अब निरन्तर हुँदैन र क्वान्टम कन्फाइनमेन्ट प्रभाव भनेर चिनिने भौतिक घटनाको कारणले अलग हुन्छ। यस अवस्थामा, उत्सर्जित प्रकाशको तरंगदैर्ध्य क्वान्टम डट्सको आकारमा निर्भर हुनेछ। यी क्वान्टम डट्सहरू तिनीहरूको उच्च प्रकाश अवशोषण क्षमता, बहु उत्सर्जन उत्पन्न गर्ने क्षमता र ठूलो सतह क्षेत्रफलको कारणले कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणमा पनि लागू गर्न सकिन्छ।
ग्रीन साइन्स एलायन्स अन्तर्गत MOF र क्वान्टम डट दुवै संश्लेषित गरिएको छ। पहिले, तिनीहरूले कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणको लागि विशेष उत्प्रेरकको रूपमा फर्मिक एसिड उत्पादन गर्न MOF क्वान्टम डट कम्पोजिट सामग्रीहरू सफलतापूर्वक प्रयोग गरेका छन्। यद्यपि, यी उत्प्रेरकहरू पाउडरको रूपमा छन् र यी उत्प्रेरक पाउडरहरू प्रत्येक प्रक्रियामा निस्पंदन द्वारा सङ्कलन गर्नुपर्छ। त्यसकारण, यी प्रक्रियाहरू निरन्तर नभएकाले, व्यावहारिक औद्योगिक प्रयोगको लागि तिनीहरूलाई लागू गर्न गाह्रो छ।
प्रतिक्रियामा, ग्रीन साइन्स एलायन्स कम्पनी लिमिटेडका श्री तेत्सुरो काजिनो, श्री हिरोहिसा इवाबायाशी र डा. रयोहेई मोरीले सस्तो कपडा पानाहरूमा यी विशेष कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण उत्प्रेरकहरूलाई स्थिर गर्न आफ्नो प्रविधि प्रयोग गरे र फर्मिक एसिड उत्पादनको लागि नयाँ प्रक्रिया विकास गरे। जुन व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा निरन्तर सञ्चालन हुन सक्छ। कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रिया पूरा भएपछि, फर्मिक एसिड भएको पानी निकासीको लागि बाहिर निकाल्न सकिन्छ, र कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणलाई निरन्तर पुनः सुरु गर्न कन्टेनरमा नयाँ ताजा पानी थप्न सकिन्छ।
फर्मिक एसिडले हाइड्रोजन इन्धनलाई प्रतिस्थापन गर्न सक्छ। विश्वभर हाइड्रोजन समाजको फैलावट रोक्ने मुख्य कारणहरू मध्ये एक हो कि हाइड्रोजन ब्रह्माण्डको सबैभन्दा सानो परमाणु हो, त्यसैले यसलाई भण्डारण गर्न गाह्रो छ, र उच्च सिलिङ प्रभाव भएको हाइड्रोजन ट्याङ्कीको उत्पादन धेरै महँगो हुनेछ। थप रूपमा, हाइड्रोजन ग्यास विस्फोटक हुन सक्छ र सुरक्षा खतरा निम्त्याउन सक्छ। फर्मिक एसिड तरल पदार्थ भएकोले, यसलाई इन्धनको रूपमा भण्डारण गर्न सजिलो हुन्छ। आवश्यक भएमा, फर्मिक एसिडलाई स्थितिमा हाइड्रोजनको उत्पादनलाई उत्प्रेरित गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। थप रूपमा, फर्मिक एसिडलाई विभिन्न रसायनहरूको लागि कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणको दक्षता अझै कम भए पनि, हरित विज्ञान गठबन्धनले कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणको व्यावहारिक अनुप्रयोगहरू स्थापित गर्न दक्षता सुधारको लागि लड्न जारी राख्नेछ।